질문
받침평가 Anchor Evaluation에 상대각도라는 것이 추가되었는데, 어떤 각도를 의미하며 어디에 사용되나요?
답변
Anchor Evaluation에 추가된 상대각도는 코핑 축과 받침 교축방향이 이루는 각도를 의미합니다.
CIVIL 2021 v2 이전 버전에서는 받침평가 시 코핑 축과 받침 Link 교축방향이 일치하지 않는 경우에 제한적으로 사용할 수 있었으며, 회전된 받침을 배치할 경우 'θ'을 이용하여 분력의 합으로 각 방향에 대한 소요성능을 산정하였습니다. 산정되는 과정은 아래와 같습니다.
FnL= FLcosθ + FTsinθ
FnT= FLsinθ + FTcosθ
여기서,
FL= 기둥 요소의 Local-z의 단면강도 또는 조합탄성지진력
FT= 기둥 요소의 Local-y의 단면강도 또는 조합탄성지진력
이전 버전에서 제한적인 부분으로 <그림 1>과 같이 코핑 축과 받침의 교축방향 사이에 각도를 갖는 경우, Anchor Evaluation에서 'θ'을 입력해야 하며 불필요한 분력 계산 과정을 거치게 됩니다. (그림2) 이러한 경우 검토를 수행하지 말아야 하는 방향에 대해 소요성능과 보유성능을 산정하고 검토를 수행하는 현상이 발생하였습니다.
<그림 1> 코핑 축과 받침 교축방향의 상대각도
<그림 2> Anchor Evaluation 받침 배치의 'θ' 발생 과정
이를 개선하기 위해 CIVIL 2021 v2에서는 Anchor Evaluation의 'θ'을 그대로 사용하는 것이 아닌 코핑 축과 받침 Link 교축방향이 이루는 상대각도를 프로그램 내부에서 자동 산정합니다. 자동 산정한 상대각도는 소요성능의 분력 산정에 사용됩니다. 사용자의 활용도를 높이기 위해 사용자가 직접 수정할 수 있도록 되어 있으며, 임의로 값을 입력한 경우 입력된 값을 이용하여 분력을 산정합니다.
프로그램 내부에서 정확한 상대각도 산정을 위해서는 교량 모델링에서 몇 가지 주의사항이 있습니다. 분력 산정에 사용되는 단면강도 및 조합탄성 지진력은 <그림 3>과 같이 단면의 Local-y, Local-z 방향에 따라 산정된 값입니다.
<그림 3> Section Property 대화상자
따라서 <그림 4>와 같이 교량 모델링에서 기둥의 요소 축과 코핑의 축이 일치하도록 해야 하며, Beta Angle 기능을 활용하여 기둥요소의 Local-z 축이 교축방향, Local-y축이 교축직각방향이 되도록 합니다. Local-y, Local-z 축의 단면강도가 같은 원형 단면의 경우라도 상대각도가 발생하는 구조라면 코핑과 기둥의 축을 일치 시켜 줘야 합니다.
a. ISO View
b. Top View
<그림 4> 코핑 및 기둥 Local Axis 일치 예시
요소 축 회전을 위한 Beta Angle 적용은 요소 생성 시 또는 Change Parameters > Element Local Axis에서 수행할 수 있습니다.